南水北调中线工程是缓解河南、河北和京津等地区水资源危机的特大型跨流域调水工程。渠道由南至北通过河南省、河北省境内的11座煤矿，存在压煤和渠道通过采空区的稳定问题，而禹州段不论是绕山明渠方案还是隧洞方案均无法避开煤矿采空区，存在一定的变形现象。为了研究该采空区稳定性，保障渠道安全运行，需对该段采空区进行沉陷预测，本文以南水北调工程沿线的禹州煤矿采空区为研究背景，结合煤矿采空区沉陷规律，建立沉陷预测模型，设计与实现了南水北调中线工程禹州采空区沉陷预测系统，该系统的实现对采空区沉陷预测提供了一个交互可视化的分析工具，为决策者提供了一个高效可靠的平台。文中主要内容包括采空区沉陷预测模型建立及禹州采空区变形初步分析、采空区三维模型的建立和禹州采空区沉陷预测系统的设计与实现:　　 (1)采空区沉陷预测模型:采空区沉陷预测是该系统的核心内容之一，利用预测的结果可以定量地研究采空区地表沉陷规律，对采空区稳定性评价、渠道施工、安全防护具有重要的指导作用。本文主要建立了预测采空区沉陷与时间关系的灰色马尔可夫和Usher两种模型，通过数据试验，两种模型均能得到很好的预测效果;　　 (2)禹州采空区变形初步分析:在禹州采空区地表和内部监测数据整理计算的基础上，对该区变形进行了初步分析;　　 (3)采空区三维模型建立:在分析地形可视化理论和应用现状的基础上，本文通过对禹州采空区地形、渠道等地物信息的处理和分析，提出了基于约束三角剖分和基于钻孔数据建立禹州采空区实体模型的方法，建立了研究区域的三维模型，以实现采空区沉陷预测可视化;　　 (4)系统设计与实现:在预测模型和三维采空区模型建立的基础上，对禹州采空区沉陷预测系统进行了总体设计和实现。